Entä jos valmistuksen huipputeknologiat toimisivat yhdessä?

Lukuisat teknologiat muokkaavat valmistusta ja tekevät niin edelleen. Ajattele CNC-koneistusta, robotiikkaa, 3D-tulostusta, robotiikkaa, ohjelmistoja, esineiden Internetiä (IoT), digitaalisia kaksosia, tekoälyä/AR:ta ja fotoniikkaa, vain muutamia tärkeitä mainitakseni. Se, mitä jokainen voi tehdä, on hämmästyttävää. Mutta näillä teknologioilla on eri alkuperä, fyysinen muoto ja laajuus – laitteiston, biologian, materiaalien tai ohjelmistojen osalta.

Ajattele sitä paitsi aineellisena erona, myös kielen haasteena. Jokainen kuuluu eri luokkiin, mutta kaikki eivät puhu niitä kaikkia. Edes biologiset tai ohjelmistokoneet eivät aina kommunikoi keskenään. Työpajassa oleville koneille tästä voi tulla ongelma.

Useita valmistustekniikoita tulivat yliopistojen laboratorioista, kuten MIT:stä, Stanfordista, Cambridgen yliopistosta tai Carnegie Mellonista, kaikissa paikoissa, jotka väittävät tietävänsä viestintää. Toiset kehitettiin teollisuuden T&K:ssa, kuten Bell Labsissa, ja niitä sovellettiin ymmärrettävästi enemmän tiettyyn tarkoitukseen. Tekniikka, jolla on yllättävän laajat mahdollisuudet soveltaa energiaa, syntyi sotilaslaboratorioista, kuten Los Alamos, tai voittoa tavoittelemattomat laboratoriot, kuten CERN, jopa akatemiat, kuten Kiinan tiedeakatemia. Jotkut syntyivät yhteistyönä eri sektoreilla, kuten saksalainen Fraunhofer-yhteiskunta. Nykyään useimmat tekniikat ovat sekoitus edellä mainituista, ja niiden toiminta perustuu kyber-fyysiseen materiaalien kokonaisuuteen. Aikoja sitten kehitetyt tekniikat löytyvät edelleen liikkeiden kerroksista. Toisin kuin tyhjää puhetta 1.0-4.0 sukupolvien vaiheittaisesta kehityksestä, ne voivat kuitenkin esiintyä rinnakkain. Onko ongelma, jos jotkin niistä on suunniteltu toimimaan muiden kanssa ja toiset on suunniteltu toimimaan yksin?

Teknologit monimutkaistavat asioita. Emme yritä esitellä, vaan puhumme omaa erikoiskieltämme. Puhutko tekniikkaa? Saatat puhua vähän, ehkä tarpeeksi tullaksesi toimeen, mutta teknisiä kieliä on monia. Ilmeinen toimistotyöstä on ohjelmointi. C++:n, Pythonin tai Fortranin oppiminen kestää aioneja, ja jos parempia ilmaantuu, ne voivat kuolla sukupuuttoon. Valmistuksessa puhuminen tekniikasta saattaa tarkoittaa velhoa teollisuuskoneiden käytössä tai teollisuuden ohjausjärjestelmien hallitsemista. Oletko kenties kova CNC-koneistus tai rakastat robottien käyttöä? Se on kaikki hyvä. Koska sinulla on silloin suuri kysyntä. Mutta yhteiskunnan kannalta olisi hyvä, jos kaikki oppisivat käyttämään robotteja, 3D-tulostimia, tietokoneita tai digitaalisia kaksosia. Miten se tehdään ilman koodausta?

Modulaarisen tulevaisuuden kuvitteleminen

Tehdään ajatuskoe. Kuvittele valmistus alkoi LEGOna. Tarkoitan vaihdettavia muovitiiliä tai mitä tahansa modulaarisia osia, joista voit rakentaa asioita. Rakenna torneja, kaupunkeja tai takseja. LEGO saattaa näyttää yksinkertaiselta, mutta niiden avulla rakentaminen vaatii motorisia taitoja, tilatietoisuutta, päättelykykyä, kykyä osallistua mielikuvitukselliseen leikkiin ja monia muita taitoja. LEGO on ollut osa MIT Media Labin kursseja vuosia. Siellä LEGO Robotics -kurssi MIT open Courseware kehitettiin aina vuonna 2007. Mindstorms, robottikeksintöjärjestelmä, joka mullisti LEGO-rakennussarjat, syntyi LEGOn 20 vuotta kestäneestä yhteistyöstä Media Labin kanssa. Kuulun ylpeään AFOLS-kategoriaan, "LEGOn aikuisiin faneihin" (katso LEGO yksin: AFOL-opettajat opettivat meidät ottamaan aikuisia vakavasti). Kun lapseni lakkaavat leikkimästä LEGOlla, minä olen se, joka on tuotava alas illalliselle. Tärkeää on, että kun olet rakentanut jotain, hauskuus ei ole ohi. Voit jatkaa rakentamallasi kanssa leikkiä, muokata sitä tai jopa purkaa sen ja aloittaa alusta. Aloittaminen alusta on ratkaisevan tärkeää. LEGO-fanit eivät vihaa mitään enemmän kuin yhteen liimattuja kappaleita.

Kuvittele nyt, että rakensit tehtaan yksinkertaisesti LEGO-osista. Mitä tuo tarkoittaa? Ensinnäkin se tarkoittaa, että voit määrittää tehtaan uudelleen pala palalta. Se tarkoittaa myös sitä, että vaikka monimutkainen tehdas vaatii eritelmiä ja suunnitelmia, jokainen voi osallistua sen rakentamiseen. Etkö pidä tavasta, jolla CNC-koneet toimivat? Rakenna erilainen, pienempi, isompi. Laita se jonnekin muualle, jos et pidä siitä, mihin laitat sen.

Selvyyden vuoksi en ehdota tehtaan rakentamista LEGOon. Kunnioitan sen takana olevaa periaatetta, luovaa työntövoimaa. Sanon tämän samalla tavalla, kuin mielestäni valtion palvelut olisivat erilaisia, jos niitä hoitaisi Disney. Kuvittele "maaginen" ranneke, joka antaa sinulle täyden pääsyn kaikkeen, mitä hallituksella on tarjota, mutta hymyilevät kasvot kaikkialla. Nyt metafora ei ole kirjaimellinen, enkä todellakaan halua Disneyn johtavan hallitusta.

Valmistus ei ole kuin LEGO tai Disney. Emme ole enää päiväkodissa (en ole koskaan käynyt – mikä joidenkin mielestä selittää suuren osan leikkisyydestäni), mutta tosiasia on, että teknologiat eivät ole keskenään vaihdettavissa tai yhteentoimivia – sanoisimme tekniikan puhuessa. Nykyään on suosittua ajatella "ensimmäisillä periaatteilla". Siitä saamme kiittää Elon Muskia (katso Miksi innovaattorit, kuten Elon Musk ja Jeff Bezos, omaksuvat tämän muinaisen ongelmanratkaisutekniikan). Ensimmäinen periaate on sellainen, jota ei voida päätellä mistään muusta oletuksesta. Filosofit rakastavat ensimmäistä periaatteellista ajattelua. Esimerkiksi Descartes sanoi, että hänen lähtökohtansa oli, että hänen oma mielensä on olemassa ("cogito ergo sum"). Nykyaikana tiedemiehet ovat kuuluisia ensimmäisten periaatteiden ajattelusta. Paitsi, todellako he?

Analogioista ensimmäisiin periaatteisiin

Riittää minun analogioistani. Olemme tottuneet ajattelemaan analogisesti ensimmäisten periaatteiden sijaan. Se on lyhenne. Koneita rakennettaessa analogia on kuitenkin umpikuja, koska se johtaa keskinkertaisuuteen. Sen sijaan, että valmistajat rakentaisivat tehtaita uudelleen tyhjästä, valmistajat turvautuvat usein niin sanottujen "ruskeiden kenttien" jälkiasentamiseen sen sijaan, että ne rakentaisivat "viherkenttiä", jotka ovat kalliimpia. Teollisuustekniikka on yksi iso verkko uusia ja vanhoja koneita ja ohjelmistoja, jotka tuskin kohtaavat yhteen. Suuret valmistajat tai niiden teknologiatoimittajat mieluummin integroivat startup-teknologioita yrityskauppojen kautta sen sijaan, että keksisivät itse jotain (avoimiin komponentteihin perustuen) tai tekisivät yhteistyötä startup-yritysten kanssa. Strategia "seisominen jättiläisten harteilla" tai "voittajien poimiminen" toimii varsin hyvin asioiden saavuttamiseksi nopeasti. Maalaamme kuitenkin itsemme nurkkaan, jos otamme teknistä velkaa.

Conrad Leiva, Yhdysvaltain älykkään valmistusinstituutin CESMII:n ekosysteemi- ja työvoimakehitysjohtaja, kirjoittaa 7 ensimmäistä periaatetta, jotka yhdistävät älykkään valmistuksen. Leiva mainitsee turvallisuuden, reaaliaikaiset näkemykset, ennakoivat kojelaudat, avoimuuden, joustavuuden, skaalautuvuuden ja kestävyyden. Ongelmana on, että nämä ovat käsitteitä, joista kaikki voivat olla samaa mieltä, mutta ellemme standardoi terminologiaa, sido valmistajia toimiin ja säädä vuorovaikutusta, "yhtenäisyys" ei taiavalla tavalla tapahdu.

Sen sijaan meidän pitäisi aloittaa tyhjästä; "App"-pohjaiset lähestymistavat alkavat uudesta lähtökohdasta. Kuten ensimmäinen periaate selittää: "joka yrittää ratkaista ongelman, pitäisi olla keinot tehdä niin." Tämän saavuttamiseksi meillä on LEGO-palikoiden sijaan sovelluksia. Mikä on sovellus muuta kuin yksinkertainen algoritmi, joka muuttaa teolliset työnkulut prosessiksi, jolla voidaan saavuttaa liiketoiminnallinen tavoite. Sovellukset on toteutettu tietokonekoodilla, mutta toimiakseen kuten LEGO-palikoita tämä koodi ei ole välttämätön vaatimus käyttäjän ymmärtää. Sovellukset voivat olla valmiiksi määritettyjä, mutta niiden tulee olla helposti määritettävissä. Ne ovat tehokas versio laskentataulukosta, jossa on vedä ja pudota -käyttöliittymä. Jos osaat käyttää matkapuhelinta, voit käyttää sovellusta ja jos osaat pelata tietokonepelejä, voit ryhtyä sovelluskehittäjäksi. Hyvät valmistussovellukset yhdistävät koneisiin todellisia tehtäviä myymälässä tai toimitusketjussa: tavaroiden tilaamista, töiden ohjeistamista, laadunvalvontaa ja tuotteiden toimitusta. Sovellukset tekevät tämän lisäämällä työntekijöitä, eivät korvaamalla heitä.

Mitä voisimme saavuttaa, jos tuotannon huipputeknologiat toimisivat yhdessä? Ns. ohjelmistopohjaisella valmistuksella, joka on rakennettu vaihdettavalle ("yhteentoimiva") alustalle, voimme rakentaa muutamassa minuutissa mikrotehtaita, jotka voisivat valmistaa edistyksellisiä tuotteita kotonasi, koulun valmistajatilassa tai yhteisössä tai työpaikalla. Odota? Tämä on jo olemassa. Analogi on FabLab verkko, pyörii pois Professorista Neil Gershenfeldtyöskentelee MIT:ssä. Paitsi FabLabs on tarkoitettu vain tuhansille vapaaehtoisille harrastajille.

Puhun koko valmistuslogiikan muuttamisesta, siirtymisestä modulaariseen alustaan, jota ohjataan vedä ja pudota. Web-tekniikan tunkeutuessa hitaasti tuotantoon, olemme selvittämässä, mikä se voisi olla. Se voi kuitenkin kestää hetken, koska se ei ole kaikkien etujen mukaista. Entä jos velvoittaisimme, että minkä tahansa myymälän teknologian on kommunikoitava muiden kanssa. Samoin olisi mahdotonta hyväksyä vaitioloa, jos osallistutaan ihmisryhmään, joka yrittää oppia yhdessä. Ainakin missä tahansa valtion tukemassa tekniikassa tulisi olla yhteentoimiva käyttöliittymä. Jos käytät julkisia varoja, tee tuotannosta, jota kaikki työntekijät voivat käyttää. Älä liimaa LEGOa yhteen.